Устройство обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи

Авторы патента:

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена в устройстве обнаружения и исследования гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи. Задачей настоящей полезной модели является определение длины и толщины гололедных отложений за счет контроля двух параметров сигнала - амплитуды принимаемого высокочастотного сигнала и времени распространения высокочастотного сигнала, а также повышение точности измерения времени прохождения высокочастотного сигнала за счет обеспечения передачи синхросигналов по отдельному каналу. Технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи, состоящем из первого и второго полукомплектов, причем первый полукомплект, установленный на одном конце линии электропередачи, содержит блок управления, передатчик высокочастотных сигналов, а второй полукомплект, установленный на другом конце линии электропередачи, содержит приемник высокочастотных сигналов, блок управления и отображения, блок связи и датчик температуры проводов линии электропередачи, при этом первый выход блока управления первого полукомплекта соединен с входом передатчика высокочастотных сигналов, выход передатчика высокочастотных сигналов первого полукомплекта и вход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта связаны по проводам линии электропередачи, блок управления и отображения второго полукомплекта соединен с входом блока связи, выход которого соединен с центральным сервером, согласно настоящей полезной модели, в первый полукомплект дополнительно введен передатчик синхросигналов, а во второй полукомплект дополнительно введены приемник синхросигналов, вычислитель времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, вычислитель амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов и вычислитель длины и толщины гололедных отложений, при этом выход передатчика синхросигналов первого полукомплекта и вход приемника синхросигналов второго пол) комплекта связаны по оптоволоконной линии или по радиоканалу, выход приемника синхросигналов и первый выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, второй выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединен с входом вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов, выход вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов и выход вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя длины и толщины гололедных отложений, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры проводов линии электропередачи, а выход вычислителя длины и толщины гололедных отложений соединен с входом блока управления и отображения. 1 ил.

Область техники

Уровень техники

Наиболее близким к предлагаемому решению (его прототипом) является устройство, описанное в патенте на изобретение RU 2399133, МПК H02G 7/16, 10.09.2010, «Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи».

Устройство-прототип, как и предлагаемое, состоит из двух полукомплектов, расположенных по концам контролируемой линии, осуществляет передачу от одного полукомплекта к другому высокочастотных сигналов и оценивает наличие и характер гололедных отложений по времени запаздывания отраженного импульса.

Устройство-прототип содержит два полукомплекта, каждый из которых содержит блок цифровой обработки, блок управления устройством и блок отображения, приемник высокочастотного сигнала и генератор высокочастотного сигнала, подключенные через систему присоединения к контролируемому участку провода линии электропередачи. Этот участок провода ограничен высокочастотными заградителями, установленными в его начале и конце.

Основным недостатком устройства-прототипа является то, что контроль только одного параметра - времени распространения высокочастотных сигналов по линии электропередачи, не позволяет определить длину и толщину гололедных отложений на линии электропередачи.

Кроме этого, недостатком известного устройства является низкая точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала, а также то, что использование цифровых сигналов, которые имеют широкий спектр, захватывающий рабочую полосу частот системы высокочастотной связи, мешает работе системам высокочастотной связи, установленным на линии электропередачи.

Раскрытие полезной модели

Задачей настоящей полезной модели является определение длины и толщины гололедных отложений за счет контроля двух параметров сигнала - амплитуды принимаемого высокочастотного сигнала и времени распространения высокочастотного сигнала, а также повышение точности измерения времени прохождения высокочастотного сигнала за счет обеспечения передачи синхросигналов по отдельному каналу.

Технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи, состоящем из первого и второго полукомплектов, причем первый полукомплект, установленный на одном конце линии электропередачи, содержит блок управления, передатчик высокочастотных сигналов, а второй полукомплект, установленный на другом конце линии электропередачи, содержит приемник высокочастотных сигналов, блок управления и отображения, блок связи и датчик температуры проводов линии электропередачи, при этом первый выход блока управления первого полукомплекта соединен с входом передатчика высокочастотных сигналов, выход передатчика высокочастотных сигналов первого полукомплекта и вход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта связаны по проводам линии электропередачи, блок управления и отображения второго полукомплекта соединен с входом блока связи, выход которого соединен с центральным сервером, согласно настоящей полезной модели, в первый полукомплект дополнительно введен передатчик синхросигналов, а во второй полукомплект дополнительно введены приемник синхросигналов, вычислитель времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, вычислитель амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов и вычислитель длины и толщины гололедных отложений, при этом выход передатчика синхросигналов первого полукомплекта и вход приемника синхросигналов второго полукомплекта связаны по оптоволоконной линии или по радиоканалу, выход приемника синхросигналов и первый выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, второй выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединен с входом вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов, выход вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов и выход вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя длины и толщины гололедных отложений, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры проводов линии электропередачи, а выход вычислителя длины и толщины гололедных отложений соединен с входом блока управления и отображения.

Осуществление полезной модели

Блок-схема заявляемого устройства представлена на фиг.1.

На чертеже цифрами обозначены:

1 - первый полукомплект,

2 - второй полукомплект,

3 - блок управления,

4 - передатчик синхросигналов,

5 - передатчик высокочастотных сигналов,

6 - приемник синхросигналов,

7 - приемник высокочастотных сигналов,

8 - оптоволоконная линия,

9 - провода линии электропередачи,

10 - вычислитель времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи.

11 - вычислитель амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов.

12 - вычислитель длины и толщины гололедных отложений,

13 - блок управления и отображения,

14 - блок связи,

15 - цифровая линия связи.

Устройство обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи состоит из первого 1 и второго 2 полукомплектов.

Первый полукомплект 1, установленный на одном конце линии электропередачи, содержит блок 3 управления, передатчик 5 высокочастотных сигналов.

Второй полукомплект, установленный на другом конце линии электропередачи, содержит приемник 7 высокочастотных сигналов, блок 13 управления и отображения, блок 14 связи и датчик 16 температуры проводов 9 линии электропередачи.

Первый выход блока 3 управления первого полукомплекта 1 соединен с входом передатчика 5 высокочастотных сигналов.

Выход передатчика 5 высокочастотных сигналов первого полукомплекта 1 и вход приемника 7 высокочастотных сигналов второго полукомплекта 2 связаны по проводам 9 линии электропередачи.

Блок 13 управления и отображения второго полукомплекта 2 соединен с входом блока 14 связи, выход которого соединен с центральным сервером (на блок-схеме условно не показан).

Предлагаемое устройство обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи отличается тем, что, в первый полукомплект 1 дополнительно введен передатчик 4 синхросигналов, а во второй полукомплект 2 дополнительно введены приемник 6 синхросигналов, вычислитель 10 времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, вычислитель 11 амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов и вычислитель 12 длины и толщины гололедных отложений.

Выход передатчика 4 синхросигналов первого полукомплекта 1 и вход приемника 6 синхросигналов второго полукомплекта 2 связаны по оптоволоконной линии 8 или по радиоканалу.

Выход приемника 6 синхросигналов и первый выход приемника 7 высокочастотных сигналов второго полукомплекта 2 соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя 10 времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи.

Второй выход приемника 7 высокочастотных сигналов второго полукомплекта 2 соединен с входом вычислителя 11 амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов.

Выход вычислителя 10 времени прохождения высокочастотных сигналов и выход вычислителя 11 амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя 12 длины и толщины гололедных отложений.

Третий вход вычислителя 12 длины и толщины гололедных отложений соединен с выходом датчика 16 температуры проводов линии электропередачи.

Выход вычислителя 12 длины и толщины гололедных отложений соединен с входом блока 13 управления и отображения.

Устройство работает следующим образом.

Блок 3 управления первого полукомплекта 1 задает программу работы передатчика 4 синхросигналов и передатчика 5 высокочастотных сигналов, которые в один и тот же момент времени t0 передают высокочастотный сигнал по проводам 9 линии электропередачи и синхросигнал по оптоволоконной линии 8 или по радиоканалу.

Приемник 6 синхросигналов второго полукомплекта 2 принимает по оптоволоконной линии 8 или по радиоканалу синхросигнал в момент времени t1.

Приемник 7 высокочастотных сигналов второго полукомплекта 2 принимает по проводам 9 линии электропередачи высокочастотный сигнал в момент времени t2.

Вычислитель 10 определяет время tc прохождения высокочастотною сигнала от одного конца до другого конца линии электропередачи:

tc=t+t2-t1,

где t - расчетное время прохождения высокочастотного сигнала от одного конца до другого конца линии электропередачи, которое постоянно для данной линии электропередачи.

Вычислитель 11 определяет амплитуду U принимаемого высокочастотного сигнала.

В нормальных условиях, при отсутствии гололедных отложений и при некоторой температуре To проводов 9 линии электропередачи, которую предоставил датчик 16, вычислитель 12 длины и толщины гололедных отложений запоминает эталонное время tco прохождения высокочастотного сигнала от одного конца до другого конца линии электропередачи, и эталонную амплитуду Uo высокочастотного сигнала.

В дальнейшем, при периодической передаче высокочастотных сигналов и синхросигналов, по отношению (U/Uo) текущей амплитуды U высокочастотного сигнала и эталонной амплитуды Uo высокочастотного сигнала, по разности (tc-tco) текущего времени tc прохождения высокочастотного сигнала от одного конца до другого конца линии электропередачи и эталонного времени tco, и с учетом разности (T-To) текущей температуры T и температуры To, при которой записаны эталонное время tco и эталонная амплитуда Uo, вычислитель 12 определяет текущую длину и толщину гололедных отложений.

Разность (T-To) текущей температуры T и температуры To важна, поскольку с температурой происходит изменение длины проводов 9 линии электропередачи, происходит изменение длины линии 8 оптоволоконной связи двух полукомплектов, и это необходимо учитывать при вычислении времени tc прохождения высокочастотного сигнала от одного конца до другого конца линии электропередачи.

Таким образом, по оптоволоконной линии или по радиоканалу передают синхросигнал, и данный синхросигнал используют для определения времени распространения высокочастотного сигнала от первого полукомплекта (передающего устройства) к второму полукомплекту (приемному устройству).

Благодаря этому повышается точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала, принимаемому приемным устройством, соответственно, повышается надежность определения длины и толщины гололеда на проводах линии электропередачи.

Точность измерения времени прохождения высокочастотного сигнала повышается за счет того, что передаваемый по оптоволоконной линии или по радиоканалу синхросигнал от передающего устройства к приемному устройству имеет более короткие фронты синхросигнала (по сравнению с передаваемым по линии электропередачи высокочастотным сигналом), за счет большой ширины полосы пропускания радиоканала или оптоволоконного кабеля. Так, полоса пропускания оптоволоконного кабеля порядка гигагерц, соответственно синхросигнал, посланный по оптоволоконному кабелю, обеспечивает измерение времени прохождения высокочастотного сигнала с точностью до наносекунды. При этом наличие гололеда на проводах линии электропередачи не влияет на распространение синхросигналов.

Практическая ценность предлагаемого устройства для обнаружения и исследования гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи с передачей синхросигналов связана и с тем, что почти каждая линия электропередачи высокого напряжения имеет проходящую непосредственно вдоль линии электропередачи оптоволоконную линию (например: оптоволокно встроено непосредственно в грозозащитный трос линии электропередачи). Данный оптоволоконный кабель может использоваться для передачи синхросигнала в предлагаемом устройстве.

Устройство обнаружения гололедных отложений на проводах линии электропередачи, состоящее из первого и второго полукомплектов, причем первый полукомплект, установленный на одном конце линии электропередачи, содержит блок управления, передатчик высокочастотных сигналов, а второй полукомплект, установленный на другом конце линии электропередачи, содержит приемник высокочастотных сигналов, блок управления и отображения, блок связи и датчик температуры проводов линии электропередачи, при этом первый выход блока управления первого полукомплекта соединен с входом передатчика высокочастотных сигналов, выход передатчика высокочастотных сигналов первого полукомплекта и вход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта связаны по проводам линии электропередачи, блок управления и отображения второго полукомплекта соединен с входом блока связи, выход которого соединен с центральным сервером, отличающееся тем, что в первый полукомплект дополнительно введен передатчик синхросигналов, а во второй полукомплект дополнительно введены приемник синхросигналов, вычислитель времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, вычислитель амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов и вычислитель длины и толщины гололедных отложений, при этом выход передатчика синхросигналов первого полукомплекта и вход приемника синхросигналов второго полукомплекта связаны по оптоволоконной линии или по радиоканалу, выход приемника синхросигналов и первый выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов от одного конца до другого конца линии электропередачи, второй выход приемника высокочастотных сигналов второго полукомплекта соединен с входом вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов, выход вычислителя времени прохождения высокочастотных сигналов и выход вычислителя амплитуды принимаемых высокочастотных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя длины и толщины гололедных отложений, третий вход которого соединен с выходом датчика температуры проводов линии электропередачи, а выход вычислителя длины и толщины гололедных отложений соединен с входом блока управления и отображения.